DE2643002C2 - Device for electrostatic charging and separation of mineral mixtures - Google Patents
Device for electrostatic charging and separation of mineral mixturesInfo
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Description
Die gezielte berührungselektrische Aufladung eines Gemisches von verschiedenen elektrisch nichtleitenden Mineralteilchen zum Zweck einer elektrostatischen Auftrennung im elektrischen Feld kann bekanntlich dadurch erfolgen, daß die Mineralteilchen während einer Erwärmung bei definierter relativer Feuchte der Umgebungsluft in einer beheizten Trockentrommel umgewälzt oder einer Wirbelbett-Behandlung unterworfen werden. Die Aufladung solcher Mineralteilchen kann durch Anwendung chemischer Konditionierungsmittel, die in geringen Mengen mit dem Trenngut vermischt werden, in an sich bekannter Weise verbessert und gegebenenfalls verstärkt werden.The targeted electrostatic charging of a mixture of different electrically non-conductive ones Mineral particles for the purpose of electrostatic separation in an electric field can be known take place in that the mineral particles during heating at a defined relative humidity of the Ambient air circulated in a heated drying drum or subjected to a fluidized bed treatment will. The charging of such mineral particles can be achieved through the use of chemical conditioning agents, which are mixed in small amounts with the material to be separated, in a manner known per se improved and, if necessary, reinforced.
Im Anschluß an den Aufladungsvorgang kann das aufgeladene Mineralgemisch einem elektrostatischen Scheider, vorzugsweise einem Freifallscheider, zugeführt werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, aufgeladene Mineralteilchen direkt aus einem Fließbett heraus abzutrennen. In den Veröffentlichungen zum Tenth International Mineral Congress, London 1973, ist ein Fließbettscheider beschrieben, der auch zur Abtrennung von halbleitenden Mineralteilchen, wie beispielsweise Eisenoxiden, aus einem Gemisch aus Isolatorteilchen geeignet ist. Die haibleitenden Teilchen eines aus einem solchen Gemisch erzeugten Fließbetts werden an einem mit einer Hochspannungsquelle verbundenen metallischen Anströmboden durch feldinduzierte Kontaktaufladung aufgeladen. Zwischen dem Anströmboden und den geerdeten trogförmigen Gegenelektroden bildet sich ein elektrisches Hochspannungsfeld aus, das auf die positiv aufgeladenen Gisenoxidteilchen eine nach oben gerichtete Kraft ausübt. Die Eisenoxidteilchen werden dadurch in die Lage versetzt, aus der Fließbettzone herauszuschnellen. Es wird dabei eine Abscheidung der Teilchen in den trogförmigen Elektroden angestrebtFollowing the charging process, the charged mineral mixture can be electrostatic Separator, preferably a free-fall separator, are fed. However, there is also the possibility to separate charged mineral particles directly from a fluidized bed. In the publications for Tenth International Mineral Congress, London 1973, describes a fluidized bed separator which is also used for Separation of semiconducting mineral particles, such as iron oxides, from a mixture of Isolatorpartchen is suitable. The semiconducting particles of a fluidized bed created from such a mixture are applied to a metal inflow plate connected to a high voltage source by field-induced Contact charging charged. Between the inflow plate and the grounded trough-shaped counter-electrodes an electrical high-voltage field is formed, which affects the positively charged Gisenoxidteilchen exerts an upward force. The iron oxide particles are thereby in the Able to snap out of the fluidized bed zone. There is thereby a deposition of the particles in the Trough-shaped electrodes aimed
Diese Arbeitsweise und die dazu notwendige Vorrichtung sind jedoch mit wesentlichen Mangeln behaftet und daher für eine großtechnische Anwendung nicht geeignet. Da praktisch sämtliche Linien des elektrischen Feldes, die zwischen dem Fließbett und den geerdeten trogförmigen Elektroden verlaufen, an der Unterseite der Tröge enden bzw. ihren Ausgang nehmen und die elektrisch aufgeladenen Partikeln sich entlang dieser Feldlinien bewegen, wird die überwiegende Anzahl der emporschnellenden Teilchen an der Unterseite der trogförmigen Auffangelektroden reflektiert, so daß diese Teilchen in die Fließbettzone zurückfallen. Bei diesem vorbekannten Verfahren haben nur diejenigen Teilchen eine Chance, abgetrennt zu werden, die im elektrischen Feld eine so hohe Beschleunigung erfahren, daß sie mit dem zwischen den Trögen nach oben abziehenden Luftstrom noch ein Stück in den feldfreien Raum oberhalb der Tröge getragen werden. Da sowohl die auftreibende Coulombkraft und die auftreibende Kraft der Luftströmung proportional der Oberfläche bzw. proportional der zweiten Potenz der Kantenlänge, die abwärtstreibende Kraft durch das Gewicht der Teilchen aber proportional der dritten Potenz der Kantenlänge ist, nimmt die Wahrscheinlichkeit der Abtrennung mit steigender Korngröße der Teilchen besonders dann stark ab, wenn auf dem letzten Teil der Flugbahn die auftreibende Komponente der Coulombkraft abgeschwächt ist oder ganz wegrällt. Demzufolge können nach diesem bekannten Verfahren nur Teilchen mit einer Korngröße von 0,074—0,21 mm abgetrennt werden. Trotzdem beträgt die Ausbeute an Eisenoxidkonzentrat maximal nur 30%, bei optimaler Konzentratgüte sogar nur 15%.However, this mode of operation and the device necessary for it have significant deficiencies and are therefore unsuitable for large-scale use. Since practically all lines of the electric field that run between the fluidized bed and the grounded trough-shaped electrodes end or exit at the bottom of the troughs and the electrically charged particles move along these field lines, the majority of the particles flying upwards are at the Underside of the trough-shaped collecting electrodes reflected, so that these particles fall back into the fluidized bed zone. In this previously known method, only those particles have a chance of being separated which experience such a high acceleration in the electric field that they are carried a little further into the field-free space above the troughs with the air flow drawn up between the troughs. Since both the upwelling Coulomb force and the upwelling force of the air flow are proportional to the surface area or proportional to the second power of the edge length, the downward force due to the weight of the particles is proportional to the third power of the edge length, the probability of separation decreases with increasing particle size especially sharply when the auftreibende component of the Coulomb force is weakened in the latter part of the trajectory or completely gone r like everything. As a result, only particles with a grain size of 0.074-0.21 mm can be separated using this known method. Nevertheless, the maximum yield of iron oxide concentrate is only 30%, with optimal concentrate quality even only 15%.
Weiter sind in der DT-AS 12 31 181 ein Verfahren und Vorrichtungen zur elektrostatischen Trennung pulverförmiger Stoffe beschrieben. Nach dem Verfahren sollen die pulverförmigen Stoffe zunächst in eine Wirbelschicht übergeführt, mit gleichen Vorzeichen elektrisch aufgeladen und durch Anlegen eines sich zwischen der Wirbelschicht und einem Fördermittel aufbauenden elektrischen Feldes zu einer aufsteigenden, die Wirbelschicht verlassenden Bewegung veranlaßt werden. Kennzeichnend ist für dieses Verfahren, daß die Aufladung der aufgewirbelten Teilchen innerhalb der Wirbelschicht vorgenommen und letztere gegenüber der Ladeelektrode in ortsfester Lage gehalten wird und ferner die auf das Fördermittel zustrebenden Pulverteilchen entweder nach dem Grad ihrer elektrischen Leitfähigkeit oder nach der Größe ihrer Ladung getrennt werden. Die zur Durchführung dieses Verfahrens beschriebene Vorrichtung weist einen, die aufgewirbelte Puderschicht aufnehmenden Behälter und eine in diese Wirbelschicht ragende, an eine Hochspannungsquelle geschaltete Elektrode, sowie ein einer weiteren Elektrode oberhalb der Wirbelschicht zugeordnetes Fördermittel auf. Demnach müssen die zu trennendenFurthermore, in the DT-AS 12 31 181 a method and devices for electrostatic separation powdered substances described. According to the process, the powdery substances should first be in a Fluidized bed transferred, electrically charged with the same sign and by applying a itself between the fluidized bed and a conveying means building up electric field to an ascending, the movement leaving the fluidized bed can be induced. A characteristic of this process is that the Charging of the fluidized particles made within the fluidized bed and the latter opposite the charging electrode is held in a stationary position and also the powder particles heading towards the conveying means either according to the degree of their electrical conductivity or according to the size of their charge be separated. The device described for performing this method has one that is whirled up Powder layer receiving container and a protruding into this fluidized bed, to a high voltage source switched electrode, as well as one assigned to a further electrode above the fluidized bed Funding up. Accordingly, those to be separated must
Teilchen sich entweder durch ihre elektrische Leitfähigkeit oder bei isolierenden Teilchen durch eine äußerst unterschiedliche Korngröße unterscheiden, um wirksam getrennt zu werden. Die zur Durchführung dieses vorbekannten Verfahrens beschriebene Vorrichtung ist zum Sortieren von schwereren Teilchen isolierender Materialien, wie beispielsweise Mineralstoffgemischen, nicht geeignetParticles are distinguished either by their electrical conductivity or, in the case of insulating particles, by an extremely distinguish different grain sizes in order to be separated effectively. The ones to carry out this prior art method described device is for sorting heavier particles insulating Materials such as mineral mixtures are not suitable
Hieraus ergibt sich die Aufgabe, unter Auswertung der Erfahrungen der vorbekannten Verfahren und Vorrichtungen, einen neuen Scheider zu entwickeln, in dem auch fvlineralgemische reiner Dielektrika mit Korngrößen bis zu 1 mm in guter Scheiderleistung getrennt werden können.This results in the task, while evaluating the experience of the previously known methods and Devices to develop a new separator, in which also fvlineral mixtures of pure dielectrics with Grain sizes up to 1 mm can be separated with good separating performance.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur elektrostatischen Aufladung und Trennung von Mineralstoffgemischen in einem Fließbett, die in einem Gehäuse aus elektrisch nichtleitendem Material mit Zuführung für das Mineralstoffgemisch oberhalb des aus elektrisch leitendem Material bestehenden Anströmbodens mit darunterliegender Luftzuführungskammer zugeordnete Elektroden aufweist und außerdem mit einem das Niveau des Fließbetts bestimmenden Wehr vor dem Austrag für das aufgewirbelte Gut versehen ist. Kennzeichnend ist für diese Vorrichtung, daß als Elektroden rotierende rohrförmige Hochspannungselektroden mit seitlich angeordneten Abstreiforganen vorgesehen sind, uMcr denen seitlich, auf Lücke versetzte, Fallschächte aus elektrisch nichtleik ndem Material angeordnet sind, die durch den Anströmboden und die diesem zugeordnete Luftzuführungskammer hindurchführen und in ein darunterliegendes Si'o einmünden, während diese Fallschächte in ihrer Höhe über das Niveau des Fließbetts bis in die Nähe der Hochspannungselektroden hinausragen, wobei über den Hochspannungselektroden noch eine Gegenelektrode angeordnet ist. deren Abstand zu den Hochspannungselektroden größer ist als der Abstand der Hochspannungselektroden zu dem Anströmboden.The invention relates to a device for the electrostatic charging and separation of mixtures of mineral substances in a fluidized bed, which is in a housing made of electrically non-conductive material with Feed for the mineral mixture above the inflow base made of electrically conductive material having electrodes associated with the air supply chamber underneath and also with a weir which determines the level of the fluidized bed is provided in front of the discharge for the fluidized material. A characteristic of this device is that rotating tubular high-voltage electrodes are used as electrodes with laterally arranged wipers are provided, uMcr those laterally, on a gap offset, drop shafts made of electrically non-conductive Material are arranged through the inflow base and the air supply chamber assigned to it pass through it and into an underlying Si'o open out, while these chutes in their height above the level of the fluidized bed up to the vicinity of the High-voltage electrodes protrude, with a counter-electrode above the high-voltage electrodes is arranged. whose distance from the high-voltage electrodes is greater than the distance between the high-voltage electrodes to the inflow plate.
Vorteilhaft ist in der Vorrichtung gemäß der Erfindung oberhalb des Austrags für das aufgewirbelte Gut eine Hilfselektrode angeordnet.It is advantageous in the device according to the invention above the discharge for the whirled up Well arranged an auxiliary electrode.
Die Trennleistung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann außerdem dadurch erhöht werden, daß die Wandungen der Fallschächte an ihrem das Niveau des Wirbelbetts übersteigenden Ende leicht nach außen gebogen sind.The separation performance in the device according to the invention can also be increased by the fact that the walls of the chutes at their level of the The ends of the fluidized bed are slightly bent outwards.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Gehäuse auf, das aus elektrisch nichtleitendem Material, wie beispielsweise aus Glas oder Kunststoff mit guten Isoliereigenschaften gefertigt ist. In dem oberen Teil dieses Gehäuses ist vorzugsweise eine Zuführungseinrichtung für das zu trennende Mineralstoffgemisch vorgesehen, die mit einer Leiteinrichtung derart zusammenwirkt, daß das Mineralstoffgemisch aus der Zuführungseinrichtung direkt dem Fließbett zugeleitet wird. Auch diese Leit- und Zuführungseinrichiungen sind aus elektrisch nichtleitendem Material gefertigt. Ferner weist das Gehäuse noch eine an seinem Fuß angeordnete I uftzuführungseinrichtung auf, die in einer Luftzuführung -.kammer endet. Von dem Gehäuseinnenraum ist diese Luftzuführungskammer durch einen Anströmboden getrennt, der aus einem elektrisch leitenden Material, wie beispielsweise Edelstahl, besteht oder mit diesem Material beschichtet ist. Im letzteren Fall kann der Anströmboden auch aus einem elektrisch nichtleitenden Material gefertigt sein und seine dem Gehäuseinnenraum zugewandte Oberfläche eine Schicht aus elektrisch leitendem Material tragen.The device according to the invention has a housing made of electrically non-conductive material, such as is made for example of glass or plastic with good insulating properties. In the upper part this housing is preferably a feed device for the mineral mixture to be separated provided, which cooperates with a guide device such that the mineral mixture from the Feed device is fed directly to the fluidized bed. Also these Leit- und Zuführungseinrichiungen are made of electrically non-conductive material. The housing also has one on its foot arranged air supply device which ends in an air supply chamber. From the housing interior this air supply chamber is separated by an inflow base, which consists of an electrical conductive material, such as stainless steel, or is coated with this material. In the latter The inflow base can also consist of an electric case be made non-conductive material and its surface facing the housing interior a Wear a layer of electrically conductive material.
Über dem Anströmboden sind Elektroden im Gehäuseinnenraum vorgesehen, die erfindungsgemäß als rotierende rohrförmige Hochspannungselektroden ausgebildet sind und über einen Antrieb in Rotation um ihre Längsachse gehalten werden. Diese Hochspannungsclektroden sind mit seitlich angeordneten Abstreiforganen, vorzugsweise Bürsten, versehen. Diese Abstreiforgane haben die Aufgabe, das an den Hochspannungselektroden anhaftende Trenngut so abzustreifen, daß es im Gehäuseinner.raum nach unten fällt. Sie sind demzufolge stets an der Seile einer Elektrode anzuordnen, an der sich die Mantelfläche der Elektrode von unten nach oben bewegt Die Abstreiforgane müssen ebenfalls aus elektrisch nichtleitendem Material gefertigt sein.Electrodes according to the invention are provided in the housing interior above the inflow base are designed as rotating tubular high-voltage electrodes and rotate via a drive their longitudinal axis are kept. These high-voltage electrodes are equipped with laterally arranged stripping elements, preferably brushes. These Abstreiforgane have the task of the To strip off the separating material adhering to the high-voltage electrodes so that it is facing downwards in the housing interior falls. They are therefore always to be arranged on the cable of an electrode on which the lateral surface of the Electrode moved from bottom to top The scraper elements must also be made of electrically non-conductive material Be made of material.
Umer diesen Hochspannungselektroden sind Fallschächte aus elektrisch nichtleitendem Material vorgesehen, die zu den Hochspannungseiektroden seitlich so versetzt sind, daß die gedachte Verlängerung der Außenseite ihrer Schachtwandungen sich als Tangente an die Mantelfläche der zugeordneten Hochspannungselektroden anlegt. In jedem Fall aber soll die Verlängerung der Mittellinie dieser Fallschächte genau durch die Mitte des Zwischenraumes zwischen zwei benachbarten Hochspannungselektroden bzw. des Zwischenraumes zwischen einer Hochspannungsclektrode und der Gehäuseinnenwand laufen. Diese Fallschächte erstrecken sich durch den Anströmboden sowie die derunterliegende Luftzuführungskammer und deren Boden, um schließlich in ein Silo einzumünden, das unter dem Gehäuseboden der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen ist. Die oberen Längskanten der Fallschächte können vorteilhaft leicht nach außen gestellt sein. In der Höhe ragen diese Fallschächte über das Niveau des Fließbettes bis in die Nähe der Hochspannungselektroden hinaus. Durch diese Art der Anordnung wird zwischen zwei der erwähnten Fallschächte je ein Fließbettraum eingeschlossen, dessen Länge ein Vielfaches seiner Breite beträgt. Die Längsachsen dieser Fließbetträume sollen mit der Längsachse je einer Hochspannungselektrode in einer gedachten Ebene liegen, die auf dem Anströmboden senkrecht steht.Down shafts are around these high-voltage electrodes made of electrically non-conductive material, the side to the high voltage electrodes so are offset that the imaginary extension of the outside of their shaft walls is a tangent applied to the outer surface of the associated high-voltage electrodes. In any case, the Extension of the center line of these manholes exactly through the middle of the space between two adjacent high-voltage electrodes or the space between a high-voltage electrode and the inside wall of the housing. These chutes extend through the inflow base as well as the the underlying air supply chamber and its floor, to finally open into a silo that is below the housing bottom of the device according to the invention is provided. The upper long edges of the Fall shafts can advantageously be placed slightly to the outside. These drop shafts protrude from the top the level of the fluidized bed up to the vicinity of the high-voltage electrodes. Through this kind of Arrangement, a fluidized bed space is enclosed between two of the above-mentioned chutes Length is a multiple of its width. The longitudinal axes of these fluidized bed rooms should with the Longitudinal axis of each high-voltage electrode lie in an imaginary plane that is on the inflow base stands vertically.
Über den Hochspannungselektroden ist im Kopf des Gehäuseinnenraumes eine Gegenelektrode vorgesehen. Der Abstand dieser Gegenelektrode zu den Hochspannungselektroden ist größer als der Abstand der letzten zu dem Anströmboden. Bei dieser Anordnung der genannten Elektroden zueinander und bei Anlegen einer positiven oder negativen Hochspannung an die Hochspannungselektroden sowie Erdung des Anströmbodens und der Gegenelektrode entstehen zwischen den Hochspannungselektroden einerseits und dem Anströmboden sowie der Gegenelektrode andererseits Hochspannungsfelder. In dem zwischen den Hochspannungselektroden und dem Anströmboden bestehenden Hochspannungsfeld soll das Niveau des Fließbetts etwa 2/5 der Feldstrecke betragen.A counter-electrode is provided above the high-voltage electrodes in the head of the housing interior. The distance between this counter-electrode and the high-voltage electrodes is greater than the distance between the last and the inflow plate. With this arrangement of the electrodes mentioned to one another and when a positive or negative high voltage is applied to the high voltage electrodes and the inflow plate and the counter electrode are grounded, high voltage fields arise between the high voltage electrodes on the one hand and the inflow plate and the counter electrode on the other. In the existing between the high voltage electrodes and the inflow high-voltage field, the level of the fluidized bed should be about 2/5 of the amount field route.
An der Schmalseite des Gehäuses ist ein Auslauf für das im Fließbett aufgewirbelte Trenngut vorgesehen, dem ein Wehr vorgeschaltet ist, dessen Höhe das Niveau des Fließbetts bestimmt. Von dem Niveau des Fließbetts ausgehend, ist oberhalb des Auslaufs auße-H.ern eine Hilfselektrode vorgesehen, die geerdet ist. Das Wehr und der Auslauf bestehen im übrigen aus elektrisch nichtleitendem Material. Der Auslauf endet mit seinem freien Ende in ein Silo ein.On the narrow side of the housing there is an outlet for the separating material whirled up in the fluidized bed, which is preceded by a weir, the height of which determines the level of the fluidized bed. From the level of the Starting from the fluidized bed, an auxiliary electrode is provided above the outlet outside, which is earthed is. The weir and the outlet are made of electrically non-conductive material. The run ends with its free end into a silo.
Ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 1 und 2 in Längs- bzw. Querschnitt schematisch dargestellt. Die nachstehend genannten Bezugsziffern gelten für beide Figuren. Das Gehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht aus der geerdeten Gegenelektrode 1 mit Abluftleitung 2, der Gehäusewandung 3 und dem Gehäuseboden 4. In der Gehäusewandung 3 sind die Zuführungseinrichtung 5 mit Leiteinrichtung 6 für das Trenngut sowie der Auslauf 7 mit Wehr 8 und der geerdeten Hilfselektrode 9 vorgesehen. Unter dem Gehäuseboden 4 befindet sich das Silo 10, während das Silo 11 unter dem Auslauf 7 so angeordnet ist, daß die ablaufende Fraktion des Trenngutes in das Silo 11 hineinfällt. Außerdem weist das Gehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch die Zuführungsleitung !2 für Druckluft auf, die in die Luftzuführungskammer 13 mündet. Oberhalb der Luftzuführungskammer 13 sind in dem Gehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtung der geerdete Anströmboden 14 und die rohrförmigen Hochspannungselektroden 15 angeordnet. Die Hochspannungselektroden 15 sind drehbar gelagert und werden über das Antriebsmittel 16 von einem nicht dargestellten Antrieb in Rotation gehalten. Über die Zuleitung 17 sind die Hochspannungselektroden 15 mit einer nicht dargestellten Hochspannungsquelle verbunden. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß an den Hochspannungselektroden 15 seitlich Bürsten 19 angebracht sind. Diese Bürsten 19 sind an der Seite der ihnen jeweils zugeordneten Hochspannungselektrode 15 so angeordnet, daß die Mantelfläche der Hochspannungselektrode 15 bei der Rotation von unten nach oben an den Bürsten 19 vorbeiläuft. In dem Gehäuse sind außerdem die Fallschächte 18 vorgesehen, die den Anströmboden 14 und den Gehäuseboden 4 durchstoßen, um in das SiU) 10 einzumünden.An example of a device according to the invention is shown schematically in FIGS. 1 and 2 in longitudinal and cross-section, respectively shown. The following reference numbers apply to both figures. The housing of the invention The device consists of the grounded counter electrode 1 with exhaust air line 2, the housing wall 3 and the housing base 4. In the housing wall 3 are the feed device 5 with guide device 6 for the material to be separated and the outlet 7 with weir 8 and the grounded auxiliary electrode 9. Under the housing bottom 4 is the silo 10, while the silo 11 is arranged under the outlet 7 so that the outflowing fraction of the separated material into the silo 11 falls into it. In addition, the housing of the device according to the invention also has the supply line ! 2 for compressed air going into the air supply chamber 13 opens. Above the air supply chamber 13 are in the housing of the device according to the invention the grounded inflow plate 14 and the tubular high-voltage electrodes 15 are arranged. the High-voltage electrodes 15 are rotatably mounted and are not operated by one via the drive means 16 shown drive kept rotating. The high-voltage electrodes 15 are connected via the supply line 17 connected to a high voltage source, not shown. From Fig. 2 it can be seen that on the high voltage electrodes 15 side brushes 19 are attached. These brushes 19 are on the side of them, respectively associated high-voltage electrode 15 arranged so that the lateral surface of the high-voltage electrode 15 passes the brushes 19 during the rotation from bottom to top. In the case are also the Fall shafts 18 are provided which pierce the inflow base 14 and the housing base 4 in order to get into the SiU) 10 to flow into.
Zum Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden deren Hochspannungselektroden 15 mit einer negativen oder positiven Hochspannungsquelle verbunden. Dadurch bildet sich zwischen den Hochspannungselektroden 15 und dem Anströmboden 14 ein starkes und zwischen der Gegenelektrode 1 und den Hochspannungselektroden 15 ein schwächeres elektrisches Feld aus, wobei das letztere dem stärkeren elektrischen Feld entgegengerichtet ist. Außerdem entsteht ein elektrisches Feld zwischen den Hochspannungselektroden 15 und der geerdeten Hilfselektrode 9.To operate the device according to the invention, the high-voltage electrodes 15 are connected to a negative or positive high voltage source connected. This forms between the high voltage electrodes 15 and the inflow plate 14 a strong and between the counter electrode 1 and the high-voltage electrodes 15 a weaker electric field, the latter being the stronger electric field is opposite. In addition, an electric field is created between the high-voltage electrodes 15 and the grounded auxiliary electrode 9.
Das trockene und feingemahlene Trenngut kann gegebenenfalls in an sich bekannter Weise mit Zusatzmitteln chemisch konditioniert und mit Luft vorbesiimmter Feuchte von 2,5% bis 30% relativer Feuchte behandelt werden. Dieses gegebenenfalls konditionierte Trenngut wird über den Zulauf 5 der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführt, in deren Luftzuführungskammer über die Zuführungsleitung 12 Luft eingeblasen wird, die gegebenenfalls vorgewärmt und auf einen bestimmten Feuchtigkeitsgehalt von 2,5% bis 30% relativer Feuchte eingestellt ist. In dem sich auf diese Weise über dem Anströmboden 14 ausbildenden Wirbelbett wird das Trenngut durch vielfache Berührung der Teilchen untereinander und mit dem Anströmboden berührungselektrisch aufgeladen.The dry and finely ground material to be separated can, if appropriate, in a manner known per se Additives chemically conditioned and with air pre-determined humidity of 2.5% to 30% relative Moisture can be treated. This optionally conditioned material to be separated is via the inlet 5 of the The device according to the invention is fed into its air supply chamber via the supply line 12 Air is blown in, which may be preheated and adjusted to a certain moisture content of 2.5% up to 30% relative humidity is set. In the one formed in this way above the inflow base 14 Fluidized bed is the material to be separated by multiple contact of the particles with each other and with the Inflow base charged electrically.
Auf jedes Teilchen in dieser Wirbelschicht wirken die Schwerkraft und eine durch das fluidisierende Medium hervorgerufene aufwärts gerichtete Kraft ein. In der fluidisierten Phase der Wirbelschicht kompensieren sich beide Kräfte weitgehend, so daß Teilchen in einen Schwebezustand übergehen. In der Wirbelschicht findet außerdem eine große Anzahl von Stoßen zwischen den verschiedenen Teilchen und zwischen den Teilchen unc dem Anströmboden statt. Daher ist die Wirbelschich ein geeignetes Hilfsmittel, um die elektrischen Minera teilchen selektiv gegeneinander aufzuladen. Die Höh dieser Aufladung hängt von den Oberflächeneigenscha ten der Kontaktpartner und zum Teil auch von den Verhältnis der Mineraloberflächen der Kontaktpartnei ab.Each particle in this fluidized bed is affected by gravity and one by the fluidizing medium evoked upward force. They compensate each other in the fluidized phase of the fluidized bed both forces largely, so that particles pass into a state of suspension. Takes place in the fluidized bed also a large number of collisions between the different particles and between the particles unc the inflow plate instead. Therefore the vortex layer is a suitable aid to the electrical minera to selectively charge particles against each other. The amount of this charge depends on the surface properties of the contact partners and, to some extent, also of the ratio of the mineral surfaces of the contact partners away.
Wird ein solches Wirbelbett in ein elektrisches FeI eingebracht, dessen Feldlinien parallel der Strömungs richtung des fluidisierenden Mediums verlaufen, so win auf die in der Wirbelschicht befindlichen geladene! Teilchen die elektrische Coulombkraft einwirken, di< bei positiv geladenen Teilchen in Richtung de elektrischen Feldes und bei negativ geladenen Teilchei in umgekehrter Richtung wirkt. Durch das angelegt* Feld wird daher das Kräftegleichgewicht in de Wirbelschicht entscheidend verändert. Bei der angege benen Ausrichtung des elektrischen Feldes wird auf di< in der Wirbelschicht aufgewirbelten positiv geladenei Mineralteilchen eine zusätzliche elektrische Kraftkom ponente in Richtung des Feldes wirken, die ein« Anhebung dieser Teilchen zur Folge hat. Umgekehr wirkt auf die negativen Teilchen eine zusätzlich! abwärts gerichtete Kraftkomponente ein. Die positiver Teilchen werden sich daher vorzugsweise in den oberen IlM der Wirbelschicht und die negativer Teilchen in derem unteren Teil anreichern.If such a fluidized bed is introduced into an electrical field, the field lines of which are parallel to the flow run in the direction of the fluidizing medium, so win on the charged one in the fluidized bed! Particles with an electrical Coulomb force, di <in the case of positively charged particles in the direction of de electric field and with negatively charged particles in the opposite direction. Created by the * Field, the equilibrium of forces in the fluidized bed is changed decisively. In the case of the The same alignment of the electric field is positively charged on the fluidized bed Mineral particles act an additional electrical force component in the direction of the field, which Raising these particles has the consequence. Conversely, an additional one acts on the negative particles! downward force component. The positive particles will therefore preferably be in the upper IlM of the fluidized bed and the negative Particles accumulate in their lower part.
Wenn eine Mineralkomponente abgetrennt werde soll, die sich beim Erwärmungs- und Fluidisierungspro zeß in der Wirbelschicht negativ auflädt, so wird an di< Hochspannungselektroden 15 des Fließbettscheider der Erfindung eine positive Hochspannung angelegi Dabei bildet sich im Scheider zwischen den Hochspan nungselektroden 15 und dem geerdeten AnströmbodeIf a mineral component is to be separated, which occurs during the heating and fluidization process If there is a negative charge in the fluidized bed, then the high-voltage electrodes 15 of the fluidized bed separator are applied to di <high voltage electrodes the invention, a positive high voltage is applied. This forms in the separator between the high chips voltage electrodes 15 and the grounded inflow plate
14 ein starkes elektrisches Feld aus. Ein weniger starke Feld entsteht zwischen den Hochspannungselektrode14 emit a strong electric field. A less strong field is created between the high voltage electrodes
15 und der geerdeten Gegenelektrode 1. Weiter bilde sich zwischen den Hochspannungselektroden 15 un der geerdeten Hilfselektrode 9 am Auslauf 7 ei elektrisches Feld aus.15 and the grounded counter-electrode 1. Furthermore, between the high-voltage electrodes 15, un the grounded auxiliary electrode 9 at the outlet 7 ei electric field.
Auf jedes geladene Teilchen im elektrischen FeI wirkt eine elektrische Kraft. Im vorliegenden Fall wirk auf alle negativ geladenen Teilchen eine elektrisch Kraftkomponente, die auf die Hochspannungselektro den 15 hin gerichtet ist und die es den negativ geladene Teilchen ermöglicht, aus der Fließbettzone herauszu schnellen. Nach dem Verlassen der Fließbettzone ist di nach oben gerichtete Kraftkomponente der Luftströ mung etwas geringer, wobei die Luft durch da Umströmen der Hochspannungselektroden 15 nod eine seitliche Kraftkomponente auf die Teilchen ausübt Die überwiegende Anzahl der negativ geladener Teilchen, die mindestens bis über den oberen Rand de Fallschächte 18 gehoben worden sind, fällt in dies« Fallschächte 18 und schließlich in das Silo 10. Teilchei mit besonders hoher spezifischer Ladung, vorzugsweis leichtere Teilchen, gelangen auch bis zu den rotierende] Hochspannungselektroden 15 und werden dort entwe der reflektiert oder mit Hilfe der Bürsten 19 von de Hochspannungselektroden 15 abgekehrt. Sie falle dann ebenfalls in die Fallschächte 18.An electric force acts on every charged particle in the electric field. In the present case, effective on all negatively charged particles an electrical force component, which on the high-voltage electro 15 and which allows the negatively charged particles to exit the fluidized bed zone fast. After leaving the fluidized bed zone, the upward force component is the air flow mung somewhat lower, with the air flowing around the high-voltage electrodes 15 nod a lateral force component exerts on the particles Most of the negatively charged Particles that have been lifted at least over the upper edge of the drop shafts 18 fall into this " Chutes 18 and finally into the silo 10. Particles with a particularly high specific load, preferably lighter particles also reach the rotating] high-voltage electrodes 15 and are entwe there the reflected or with the help of the brushes 19 from de High voltage electrodes 15 turned away. It then also falls into the drop shafts 18.
Sollten Teilchen, auf die im unteren Bereich de erfindungsgemäßen Fließbettscheiders eine nach obe gerichtete elektrische Kraftkomponente wirkt, durc die Luftströmung in den Bereich der Hochspannungs elektrode 15 gelangen, finden sich diese Teilchen dor der Wirkung einer abwärts gerichteten CoulombkralShould particles on the lower area of the fluidized bed separator according to the invention be an upward Directed electrical force component acts through the air flow in the area of high voltage Electrode 15, these particles are found because of the effect of a downward Coulomb claw
ausgesetzt und werden dadurch in die Fallschächte zurückgetrieben. Möglicherweise setzen sie sich dabei zwischenzeitlich an den Mantelflächen der Hochspannungselektroden 15 an und werden von dort durch die Bürsten 19 entfernt, worauf sie in die Fallschächte 18 fallen und von dort in das Silo 10 gelangen. Somit sind auch bei kräftiger Luftströmung die Verluste an staubförmigem Produkt in der Abluft gering.exposed and are thereby driven back into the chutes. Maybe they sit down in the meantime to the lateral surfaces of the high-voltage electrodes 15 and are from there by the Brushes 19 removed, whereupon they fall into the chutes 18 and from there into the silo 10. So are Even with strong air currents, the losses of dusty product in the exhaust air are low.
Staubförmige Verunreinigungen mit entgegengesetzter, im vorliegenden Falle positiver Ladung, werden im κι Bereich oberhalb der Hochspannungselektroden 15 in Richtung auf die Aufzugsöffnung 2 beschleunigt und können aus dem Abgas separat in an sich bekannter Weise gewonnen werden.Dust-like impurities with the opposite, in the present case a positive charge, are in the κι Area above the high-voltage electrodes 15 is accelerated in the direction of the elevator opening 2 and can be obtained separately from the exhaust gas in a manner known per se.
Die positiv geladenen Mineralteilchen reichern sich r> im unteren Teil der Fließbettzone an und können bei geeigneter Wahl der Lufigeschwindigkeii infolge der nach unten gerichteten Komponenten der Coulombkraft im allgemeinen aus der Fließbettzone nicht herausspringen. Der Austrag dieser Teilchen erfolgt über den Auslauf 7 zum Silo 11.The positively charged mineral particles accumulate r> in the lower part of the fluidized bed zone and can, with a suitable choice of the air speed as a result of the downward components of the Coulomb force generally do not come from the fluidized bed zone jump out. These particles are discharged via the outlet 7 to the silo 11.
Durch die Wirkung der geerdeten Hilfselektrode 9, die durch Influenz negativ aufgeladen wird, werden die abzuscheidenden negativen Teilchen in den Fließbettscheider der Erfindung zurückbeschleunigt, während 2r> der Austrag der positiven Teilchen begünstigt wird.By the action of the grounded auxiliary electrode 9, which is negatively charged by electrostatic induction, the deposited negative particles are accelerated back into the fluidized bed separator of the invention, while 2 r> the discharge of the positive particles is favored.
Sollten in einem anderen Fall die abzutrennenden Mineralteilchen positiv aufgeladen sein, werden die Hochspannungselektroden 15 mit negativer Hochspannung beaufschlagt.If in another case the mineral particles to be separated are positively charged, the High-voltage electrodes 15 applied with negative high voltage.
Mit dem Fließbettscheider der Erfindung können, im Gegensatz zu vorbekannten Vorrichtungen, auch Teilchen bis zu einer Korngröße von etwa 1 mm abgetrenn* werden. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Fließbeitscheiders ist es möglich, eine Vielzahl von Mineralgemischen in ihre Komponenten zu zerlegen, die, durch ihre Teilchengröße bedingt, bisher elektrostatisch nicht getrennt werden konnten. Insbesondere lassen sich mit dem Fließbettscheider der Erfindung auch Mineralstoffgemische mit gutem Erfolg elektrostatisch trennen, die im Freifallscheider nur mit schlechten Ergebnissen oder überhaupt nicht getrennt werden können. Besonders geeignet ist der erfindungsgemäße Fließbettscheider für die Trennung von staubfeinen Mineralgemischen oder zur Nachreinigung von Fraktio- 4S nen, die aus Trennungen im Freifallscheider erhalten werden.With the fluidized bed separator of the invention, in contrast to previously known devices, also Particles up to a grain size of about 1 mm can be separated *. With the help of the invention Flow separator it is possible to break down a large number of mineral mixtures into their components, which, due to their particle size, could not be separated electrostatically up to now. In particular With the fluidized bed separator of the invention, mineral mixtures can also be electrostatically successfully carried out which are only separated with poor results or not at all in the freefall separator can. The fluidized bed separator according to the invention is particularly suitable for the separation of fine dust Mineral mixtures or for post-purification of Fraktio-4S nes obtained from separations in the free-fall separator.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die stets optimale Aufladung der Teilchen, da die sonst üblichen Fehlaufladungen von einzelnen Teilchen durch Wandkontakte ebenso entfallen, wie der Abgleich von Ladungen untereinander auf längeren Transportwegen. Der letzte Nachteil tritt insbesondere bei einseitig aufgeladenen Konzentrat-Fraktionen auf, da durch die auf diese Weise erzeugte Ansammlung hoher, gleichnamiger Ladungen sehr leicht so hohe elektrische Felder zwischen dem Salz und den Wandmaterialien entstehen können, daß die Überschlagfeldstärke in Luft überschritten wird. Ist dies der Fall, wird die Luft zwischen den Teilchen durch μ Ionisation leitfähig und die Ladung kann von einer Teilmenge der Teilchen abfließen. Diese Teilchen sind dann schlecht aufgeladen und fallen, beispielsweise in einem Freifallscheider, ins Mittelgut oder in die zu verwerfende Fraktion. Demgegenüber wird in der b5 Vorrichtung der Erfindung jedes eingeführte Teilchen des Trenngutes durch zahlreiche Stöße zwischen den Trenngutteilchen einerseits und den Trenngutteilchen und dem Anströmboden andererseits stets optimal aufgeladen und in diesem Zustand gehalten.A major advantage of the device according to the invention is the always optimal charging of the Particles, since the otherwise common faulty charges of individual particles due to wall contacts are also eliminated, like the comparison of loads with each other on longer transport routes. The last disadvantage occurs especially in the case of concentrate fractions charged on one side, as they are generated in this way Accumulation of high charges of the same name very easily so high electric fields between the salt and the wall materials can cause the flashover field strength in air to be exceeded. Is this the case, the air between the particles is given by μ Ionization conductive and the charge can flow away from a subset of the particles. These particles are then badly charged and fall, for example in a free-fall separator, into the Mittelgut or into the closed rejecting group. In contrast, in the b5 device of the invention, any introduced particle becomes of the goods to be separated by numerous collisions between the particles to be separated on the one hand and the particles to be separated and the inflow base, on the other hand, are always optimally charged and kept in this state.
100 kg Sylvinit jer Körnung 0,16 —0,8 mm werden mit 10 g Fettsäure und 20 g Aensil der Fa. Degussa vermischt und dam 1 m langei. und 20cm breiten Fließbettscheider kontinuierlich zugeführt. Es wird ein Mengenfluß von 1,5 kg/min eingestellt. Das Salz wird im Wirbelbett mit heißer Luft bei 7% relativer Feuchte getrocknet, wobei das Salz auf eine Temperatur von 63° C erwärmt wird. Die Hochspannungselektroden des Scheiders werden mit einer positiven Hochspannungsquelle verbunden und eine solche Spannung eingestellt, daß die Feldstärke zwischen Elektroden und Anströmboden 4 kV/'cni beträgt.100 kg of sylvinite with a grain size of 0.16-0.8 mm mixed with 10 g fatty acid and 20 g Aensil from Degussa and then 1 m long. and 20cm wide Fluid bed separator fed continuously. A flow rate of 1.5 kg / min is set. The salt is in Fluidized bed dried with hot air at 7% relative humidity, the salt to a temperature of 63 ° C is heated. The high voltage electrodes of the separator are connected to a positive high voltage source connected and set such a voltage that the field strength between the electrodes and the inflow plate 4 kV / 'cni.
100 kg einer mit 100 g/t Salicylsäure und ca. 200 g/t Fettsäure Q bis Cn behandelte Kieseritrohfraktion aus einer elektrostatischen Produktionsanlage wird dem Fließbettscheider kontinuierlich bei einem Mengenstrom von ca. 1,5 kg/min zugeführt und im Wirbelbett mittels heißer Luft bei 5% relativer Feuchte auf 67° C erwärmt. Das Kornspektrum beträgt 0,16 bis 1,0 mm. Die Hochspannungselektroden des Scheiders werden mit positiver Hochspannung verbunden und eine Feldstärke von 4 kV/cm eingestellt. Folgendes Ergebnis wird erhalten:100 kg one with 100 g / t salicylic acid and approx. 200 g / t Fatty acid Q to Cn treated kieserite fraction an electrostatic production plant is the fluidized bed separator continuously at a mass flow 1.5 kg / min and in a fluidized bed by means of hot air at 5% relative humidity to 67 ° C warmed up. The grain spectrum is 0.16 to 1.0 mm. The high voltage electrodes of the separator will be connected to positive high voltage and set a field strength of 4 kV / cm. The following result will get:
Zur Auftrennung gelangen 100 kg staubförmigei Trenngut, das bei der elektrostatischen Trennung eines mit 100 g/t Salicylsäure konditionierten Rohsalzes des Komspektrums 0— 1,6 mm an der positiven Elektrode eines Bandscheider^ abgestreift worden ist Das Kornspektrum der Staubfraktion liegt zwischen 0—0,1 mm. Dieses Gemisch wird dem Fließbettscheidei100 kg of dust are separated Material to be separated which is produced during the electrostatic separation of a crude salt des Komspspektum 0-1.6 mm on the positive electrode of a tape separator ^ has been stripped Grain spectrum of the dust fraction lies between 0-0.1 mm. This mixture becomes the fluidized bed separator
iinem Mengenfluß von 1,0 kg/min kontinuierlich führt. Die Hochspannungselektroden werden mit tiver Hochspannung versorgt und eine Feldstärkewith a flow rate of 1.0 kg / min continuously leads. The high voltage electrodes are supplied with tive high voltage and a field strength
1010
von 4 kV/cm eingestellt. Das Salz wird mit warmer Luft von 15% relativer Feuchte auf eint SMztemperatur von 35°C erwärmt. Folgendes Trennergebnis wird erzielt:set of 4 kV / cm. The salt is made with warm air heated from 15% relative humidity to a temperature of 35 ° C. The following separation result is achieved:
Band-Staub Fraktion FraktionTape-dust faction
aus einer aus Silo I aus Silo Ilfrom one from Silo I from Silo Il
elektrosta- (Fallschacht) tischen
Aufbereitungsanlage elektrosta (drop shaft) tables
Processing plant
Claims (3)
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|---|---|---|---|
| DE19762643002 DE2643002C2 (en) | 1976-09-24 | 1976-09-24 | Device for electrostatic charging and separation of mineral mixtures |
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|---|---|---|---|
| DE19762643002 DE2643002C2 (en) | 1976-09-24 | 1976-09-24 | Device for electrostatic charging and separation of mineral mixtures |
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-
1976
- 1976-09-24 DE DE19762643002 patent/DE2643002C2/en not_active Expired
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